„Snímek“ Mléčné dráhy optikou neutrin. Kredit: IceCube Collaboration/U.S. National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson)/ESO (S. Brunier).

Čtvrtek 28.června 2023 byl den velkých astronomických novinek. Kromě historického objevu gravitačního pozadí (škoda, že to v češtině zní tak lascivně) se s neméně zajímavým úspěchem ozvala i observatoř IceCube. Na jižním pólu zmapovali vysokoenergetická neutrina, která tentokrát nepřilétla z předalekého vesmíru, ale z naší staré dobré Mléčné dráhy.

IceCube, jižní pól. Kredit: Yuya Makino, IceCube/NSF.

Mléčnou dráhu známe či spíše dnes již neznáme kvůli všudypřítomnému světelnému znečištění jako fantazii dráždící šmouhu přes celou oblohu, posypanou hvězdami. Jsou ale i jiné možnosti. IceCube vytvořila první a naprosto fascinující snímek Mléčné dráhy, který je založený na detekci vysokoenergetických neutrin. V tomto případě jde o neutrina o energiích, které milionkrát až miliardkrát překračují energii neutrin z fúzní výhně hvězd.

Jak upozorňuje vedoucí výzkumu IceCube, u neutrin, na rozdíl od elektromagnetického záření na jakýchkoliv vlnových délkách, jsme svědky toho, že zdroje z dalekého vesmíru přezáří naše zdroje v Mléčné dráze.

Výhled na Mléčnou dráhy v oblasti neutrin. Kredit: IceCube Collaboration/Science Communication Lab for CRC 1491.

Vědci již nějakou dobu předpokládali, že když pozorujeme gama záření z oblasti galaktické roviny, které vzniká díky interakcím vysokoenergetických protonů a těžších částic kosmického záření s galaktickým plynem a prachem, měla by tam vznikat i vysokoenergetická neutrina

Výzkum vysokoenergetických neutrin není vůbec jednoduchý. Badatelé museli vyvinout analýzy dat, které zvýšily citlivost observatoře vůči astrofyzikálním neutrinům z jižní oblohy. Zásadním průlomem bylo zavedení algoritmů strojového učení, které podstatně zlepšily identifikaci neutrin, stejně jako určení jejich energie a směru letu. Celý tento výzkum opět potvrdil, jak užitečné jsou umělé inteligence ve výzkumu vesmíru.

Badatelé v tomto případě použili soubor pozorování celkem 60 tisíc neutrin, který zahrnuje data za 10 let provozu observatoře IceCube. Je to zhruba 30krát větší objem dat než u dřívějších podobných analýz. Při výzkumu rovněž posloužila pozorování v oblasti gama záření, pořízená například vesmírnou observatoří Fermi Gamma-ray Space Telescope.

Naoko Kurahashi Neilson z Drexel University se raduje, že první pozorování naší galaxie s využitím jiných částic než fotonů elektromagnetického záření, představuje veliký skok vpřed. Jak se vyvíjí neutrinová astronomie, dostáváme tím k dispozici „nové čočky“ pro pozorování vesmíru. Jak to v podobných případech bývá, velký úspěch přináší více otázek než odpovědí. Teď přijde na řadu napínavé pátrání po konkrétních zdrojích vysokoenergetických neutrin v Mléčné dráze.

Video: High-energy 'ghost particles' detected in Milky Way by IceCube Neutrino Observatory

Literatura

Phys.org 29. 6. 2023.